RF版图设计.ppt

1、Design of RF Layout,2011-08-14,RF版图设计,对RF器件的掌握 隔离 敏感信号 寄生,电感,电感是RF电路中特有的器件，对于电感的版图要做到如下几点： 1、片外电感（分立电感）Q值高，片内电感（集成电感）Q值低。 2、电感对DC电流不会产生任何影响，表现为一导线，但电感会阻碍高频信号通过。 3、电感一般是由最顶层金属绕制而成，因为顶层金属距衬底最远，而且顶层金属最厚，其寄生电容与电阻都相对较小。,电感,自感：磁场不仅与周围的器件相互作用，而且会对导线本身的电流产生影响，该现象称为自感。 1、每个电感必须单独以保护环隔离，至少应保证有一个P+隔离环，面积足够时可以加

2、P+和N阱隔离。隔离环同样接成反偏形式。同时为了防止环路形成涡流，隔离环中间应断开一小截金属。 2、两个电感之间应有足够的距离，电感与有源器件之间也要有足够的距离。 3、要特别注意电感周围尽量不要出现流过比较大电流的电源线，尤其是同层金属的。,隔离,在高频或者射频上，每一个元件都辐射电磁场，因此电路中的每一个元件，包括走线都可以看成一个小天线，所有的辐射合起来形成的强干扰将会引起芯片的混乱以致无法工作，模块之间完全的隔离意味着在模块之间没有串扰和干扰。 造成RF模块间强干扰的主要因素有： 1、芯片的共用衬底 2、模块内外的电磁场 3、电源线 4、模块中相互关联的焊盘 5、键合线,隔离,芯片的共

3、用衬底 芯片不同模块的共用衬底是造成干扰的最主要的因素，经过实验证明加保护环可以起到很好的一个隔离作用，但实验也同时证明了隔离效果随频率升高而降低。实验通过对下述三个方面进行： 1、不同类型的保护环对串扰作用的效果。 2、保护环的参数：间距，宽度以及与电路元件的距离对串扰的效果。 3、多个保护环的串扰的影响效果。,隔离,保护环的隔离作用 在1GHz频率附近或更高的频率上，保护环与电路元件间距对隔离的影响效果不敏感，但是在频率低于1GHz时隔离效果随间距的减小而增强。 保护环的隔离作用随宽度及数目的增加而增强，但是一味增加宽度会导致芯片尺寸大幅上升从而增加成本，根据模块需要选择合适的宽度。,隔离

4、,模块内外的电磁场 保护环减少了经由衬底带来的串扰（此串扰为干扰的主要部分），串扰的另一个来源是模块周围的电磁场干扰。经实验发现将P+保护环接地对于减少模块周围空气中的电磁场干扰非常有帮助。,隔离,电源线 如果所有的模块都用一条公共的电源线时，电流形成的电磁耦合是RF模块间串扰的第三个来源。因此每一个模块应单独供电。,隔离,电块中相互关联的焊盘 RF信号的焊盘不同于普通焊盘，需要考虑的关键参数是它对衬底的电容，该电容会极大地削弱RF信号。同时如果有敏感信号或强干扰信号需要用到ESD保护，其ESD最好各自分开供电源和地，以免造成信号的互相串扰。,隔离,键合线 键合线的互耦电感和互耦电容可能在他们

5、自身间带来串扰，电感和电容值取决于键合线的长度，直径，传导性和周围环境，而这一切又是由下述条件决定： 1、封装类型 2、封装尺寸 3、芯片尺寸 4、频率 5、键合线的直径以及焊盘的个数 6、单个焊盘上键合线的数目,封装键合模拟图,封装键合模拟图,隔离,关键器件周围加Guard ring隔离保护 模块之间隔离 模拟电路应尽量远离数字模块 使用Double Guardring隔离不同电路模块 信号线的隔离 关键信号线和敏感信号线尽量短 对敏感信号线做Shielding 避免信号同金属层长距离平行走线,敏感信号,1、任何类型的小信号 2、精密高阻网络 3、精确电压参考源的输出 4、模数转换的输入 5

6、、高增益放大器和高精度比较器的输入,寄生,元件和走线都会带入寄生，但是由于元件的寄生foundry在建模的时候已经予以考虑，也就是说在电路仿真的时候已经带入了元件本身的寄生效应，所以芯片中不可预估的走线引入的寄生。走线时要尽量注意： 1、选择最短的路径 2、一定要倒角 3、尽量避免敏感信号线之间，以及敏感线和干扰线之间并行走线，尽量选择十字交叉走线，实在无法避免并行走线时也要尽量选用相隔较远的金属层次。 4、走线要尽量平滑处理，避免出现突然变宽或变窄的情况，要变换宽度时一定要渐变而非突变。,寄生,5、RF差分电路的版图，所有元件的位置，通孔和走线都要保证良好的对称性。 对前述敏感信号做屏蔽时，如果该敏感信号频率较高对寄